深井换热技术原理及其换热量评估

深井换热又称套管换热,是在深井中通过同轴套管进行单井内部流体循环,基于热传导的方式与地层换热,从而以"取热不取水"形式开发地热能的技术.本文详细介绍了深井换热技术特点,评述其在国外的应用进展.国外的实践表明,深井换热延米功率均在200 W以下,多不超过100 W,换热量远小于基于热对流的取热方式,比如深井热水开采技术.本文针对我国北方典型地区地热地质条件,分别采用Beier解析法和双重连续介质数值模拟法(基于OpenGeoSys模拟平台)计算了短期(4个月)采热和长期(30年)采热情景下的换热量.解析法和数值法的结果均表明,延米换热功率上限不超过150W.在间断采热,即每天供热12个小时,停止12个小时的情景下,延米换热功率可以翻倍,但是总换热量基本不变,且水温在一天内的波动明显变大.对数值模型进行敏感性分析发现,在地温梯度一定的条件下,井深对延米换热功率影响不大,而地层热导率对其影响较为明显.最后指出,提高深井换热技术换热量的主要手段是增加井周围地层中的热对流,或者说,增加循环水与岩石的接触面积.     

热流——生热率线性关系研究综述

热流一生热率线性关系的发现被视为理论地热学上的一次重大突破，目前在全球范围内已定义了数十个热流省，但是，这一线关系至今仍缺乏可信的理论基础。本文概述了热流一生热率线性关系的发展历史，综合介绍了２０多年来在地质、地球化学和地球物理等方面为正确理解这一经验线性关系的内在涵义而展开的研究，并对现有大陆热流省的资料进行了分析。     

气候模式——神秘而强大的预测“神器”

气候模式到底是什么 众所周知,很多科学研究都可以通过在实验室或是实地观测和测量完成,如农学家或是生态学家,他们可以通过设定实验区,并对比改变某些因素后的实验结果与自然状况下的结果来得到有说服力的结论,比如对比增加紫外线辐射的玉米和自然状态下的玉米的生长状况来研究紫外线辐射对玉米生长的影响。     

四川盆地早古生代构造-热演化特征

四川盆地位于扬子板块西缘,是中国重要的含油气盆地之一,在震旦纪—早奥陶世处于裂陷特征的被动大陆边缘阶段。利用地球动力学理论在岩石圈尺度探讨盆地构造-热演化特征,恢复早古生代热历史,为盆地生烃状态、生烃期次等研究提供重要热参数。首先,利用回剥技术得到盆地构造沉降史,并作为构造-热演化模拟的目标函数;然后,基于二维多期拉张模型,分别与晚震旦世、寒武纪和奥陶纪等3个时期构造沉降量拟合得到3期拉张系数,揭示岩石圈底界和温度场的演化以及基底热流随时间的演化特征。模拟结果显示:在岩石圈拉张作用下,软流圈上涌形成热扰动,震旦纪时期基底热流值略有升高,其中高值主要分布在盆地西北与西南,而川东北受到的影响最小;热扰动在寒武纪有所减弱,至奥陶纪时期基本消失,盆地热流值呈缓慢下降趋势;盆地基底热流在早古生代始终在52~59mW·m-2范围内。     

天然气水合物地热场分布特征

天然气水合物广泛分布于海底和永久冻土带。通过统计世界上已发现水合物或水合物标志的地区的热参数值,发现水合物分布区具有低热流的特征;由于水合物本身的低热导率特性,导致水合物分布区的热导率值较低;含水合物的沉积物由于水合物的分解,岩心温度也较低。通过研究南海的热场特征,发现南海的吕宋海槽、西沙海槽附近、湄公盆地和台西南盆地几个地区热流较低,可能是有利的水合物远景区。     

西南太平洋天然气水合物形成与分布的地热背景

天然气水合物广泛分布于海底和永久冻土带。自20世纪末以来,新西兰北岛东坡希古朗基陆架和澳大利亚新喀里多尼亚盆地相继被科学家发现了天然气水合物标志BSR(BottomSimulatingReflector),这引起世界广泛关注,文章结合以前的研究工作,从地热角度剖析天然气水合物赋藏状况。依据国际热流委员会(IHFC)提供的西南太平洋地热数据,经过统计确定出该区域的热流分布;计算得出该区域热流平均值为80.1mW/m²,低于全球大洋边缘盆地地区平均热流值101±2.2mW/m²;结合天然气水合物温压方程,计算结果表明西南太平洋天然气水合物稳定带厚度平均值为274±20m,薄于其他已经发现的海洋天然气水合物稳定带平均厚度(约400m)。文章还定量分析了温度参数对天然气水合物稳定带的影响。     

用同位素方法研究额济纳盆地承压含水层地下水的补给

本文通过环境同位素、温度、电导率和人工示踪等方法研究了黑河下游古日乃和额济纳盆地深部承压水的补给源 ,初步揭示了额济纳盆地承压水来自于祁连山的降水 ,是部分祁连山西端雪水直接渗入山前的深大断裂 ,在玉门宽滩山一带注入与之相交的阿尔金断裂 ,然后继续向东补给至巴丹吉林沙漠 ,并顺着古日乃断层补给到额济纳盆地。通过蒸发量计算得到的补给量为 5× 10 8m3/a。黑河流域承压水中的 T(氚 )为 17.8～ 0 .1TU ,地下水的年龄与取样孔的位置有关 ,靠近强渗漏带附近的地下水的年龄只有 2 0～ 30 a。古日乃、拐子湖的湖泊、泉、沼泽等消失的主要原因是由于 5 0 a来温度升高、蒸发量增加和下游抽水量增大的原因。该项研究对于重新认识额济纳盆地、古日乃、巴丹吉林沙漠的地下水补给与黑河下游水资源调度、开发与利用具有十分重大的意义     

叠合盆地深层构造—热演化研究方法:以四川盆地为例

与简单盆地和叠合盆地中-浅层相比,叠合盆地深层往往缺乏镜质体反射率等传统古温标,海相碳酸盐岩层次往往缺乏磷灰石、锆石等重矿物而无法开展裂变径迹和（U-Th）/He分析,而且经历了多期复杂热史,古温标早期热记录被后期构造-热事件叠加改造,因此单一古温标和单一的热史恢复模式难以满足叠合盆地深层构造-热演化研究。本文从沉积盆地构造-热演化基本研究方法入手,着重介绍了发展迅速的多种显微组分荧光分析（FAMM）和二元同位素技术。针对叠合盆地深层多期复杂热史恢复的难点,以四川盆地为例总结了开展叠合盆地深层构造-热演化研究的思路和工作方法。叠合盆地深层构造-热演化研究应坚持今古地温场并举、盆地热演化与区域构造演化相结合、地质-地球物理-地球化学三位一体的总体工作思路,多温标耦合,正、反演结合,既考虑岩石圈热演化的动力学规律,又考虑该演化过程对盆地基底沉降、地层发育、古温标热演化程度的影响,只有这样才能保证叠合盆地深层构造-热演化研究结果的可靠性。     

利用自由基浓度研究盆地古地温的方法

主要讨论了利用自由基浓度研究盆地古地温的三种方法，并结合实测的自由基浓度值估算了塔里木盆地ＴＺ１井的古地温梯度和反演了琼东南盆地单井的热流变化历史．     

中国大陆地区大地热流数据汇编(第三版)

大地热流是地球内部热作用过程最直接的地表显示，其中蕴涵着丰富的地质、地球物理和地球动力学信息.我国大陆地区已定期进行了6次热流汇编，其中第一、二次汇编的热流数据已正式公布(第一、二版)，此后4次汇编仅发表了统计结果.而未再公布汇编数据.本文基于第六次热流数据汇编，将自第二版以来新增的450个热流数据汇编成中国大陆地区大地热流数据第三版.新版热流数据的统计结果表明，中国大陆地区实测热流值变化于23-319mW/m2，平均63±24.2mW/m2;剔除与地表热异常相关的数据后，热流值变化范围为30-140mW/m2，平均61±15.5mW/m2.